Wiedza i doświadczenie projektowe wizytówką absolwenta kierunku automatyka i robotyka na Wydziale Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej POKL.04.01.02-00-020/10 Program Operacyjny Kapitał Ludzki współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego Gliwice, 24.02.2013 r. Międzywydziałowe Koło Naukowe High Flyers Wydział Automatyki Elektroniki i Informatyki Kierunek Automatyka i Robotyka dr hab. inż. Marek Pawełczyk, prof. nzw. w Politechnice Śląskiej Koordynator Projektu POKL.04.01.02-00-020/10 Raport z realizacji projektu: System stabilizacji wizyjnej dla platform latających Zespół projektowy: Osoby wspierające projekt: Kamil Wencel (lider projektu) Marcin Janik (konsultant projektu) Dawid Łapiński Oliver Kurgan (konsultant projektu) Bartosz Dudziński Łukasz Szczurowski (konsultant projektu) Piotr Hącel Agnieszka Ziebura (konsultant projektu) Podpis opiekuna projektu: dr inż. Roman Czyba
17
Embed
Raport z realizacji projektu: System ... - uav.polsl.pluav.polsl.pl/Dokumenty/raporty/Gimbal.pdf · następnie kalibracja żyroskopu. Rysunek 14 Przycisk kalibracji żyroskopu Ostatecznie
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Wiedza i doświadczenie projektowe wizytówką absolwenta kierunku automatyka i robotyka na Wydziale Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej
POKL.04.01.02-00-020/10
Program Operacyjny Kapitał Ludzki współfinansowany przez Unię Europejską ze środków
Europejskiego Funduszu Społecznego
Gliwice, 24.02.2013 r.
Międzywydziałowe Koło Naukowe High Flyers Wydział Automatyki Elektroniki i Informatyki Kierunek Automatyka i Robotyka
dr hab. inż. Marek Pawełczyk, prof. nzw. w Politechnice Śląskiej Koordynator Projektu POKL.04.01.02-00-020/10
Raport z realizacji projektu:
System stabilizacji wizyjnej dla platform latających
Zespół projektowy: Osoby wspierające projekt:
Kamil Wencel (lider projektu) Marcin Janik (konsultant projektu) Dawid Łapiński Oliver Kurgan (konsultant projektu)
Piotr Hącel Agnieszka Ziebura (konsultant projektu)
Podpis opiekuna projektu:
dr inż. Roman Czyba
1. Opis projektu
1.1. Cele projektu:
Celem projektu jest stworzenie systemu stabilizacji kamer montowanych na wielowirnikowych platformach latających. Taki system ma bardzo dużą rolę przy nagrywaniu materiałów video z kamer montowanych na obiektach latających, gdyż niweluje występujące w nich drgania. Ponadto system ten izoluje kamerę od przechyleń i pochyleń platformy latającej. Ma to znaczny wpływ na zwiększenie jakości nagrań.
1.2. Założenia projektu
Projekt zakłada budowę systemu stabilizacji kamery oparty o silniki bezszczotkowe przeznaczony dla platform latających. Prowadzone będą prace badawcze nad wyważeniem konstrukcji mechanicznej oraz dostrojeniem elektrycznej jednostki kontrolera/sterownika. Przeprowadzone procedury będą zastosowane dla dwóch aplikacji, związanych z kamerą lekką i ciężką. 1.3. Oczekiwane wyniki
Wynikiem projektu ma być uniwersalny system stabilizacji kamer montowanych na wielowirnikowych platformach latających. System ten po odpowiedniej procedurze dostrajania powinien sprawdzać się z kamerami o różnej wadze. 1.4. Ocena ryzyka projektu Mając na uwadze interdyscyplinarny kierunek kształcenia studentów na Wydziale Automatyki, Elektroniki i Informatyki, ich zainteresowania tematyką lotniczą, możliwość przeprowadzenia konsultacji z opiekunami oraz nawiązaną współpracę z firmą z branży lotniczej, istnieje duże prawdopodobieństwo pozytywnej realizacji wnioskowanego projektu.
2. Podział projektu na etapy
Harmonogram projektu postanowiono zmodyfikować tak, aby zoptymalizować
efektywność pracy wszystkich członków zespołu.
2.1. Złożenie elementów mechanicznych
Otrzymany zestaw to dwuosiowy gimbal firmy DYS. Zaprojektowany został do
współpracy z kamerami o znaczących gabarytach takich jak SONY NEX-5R.
Dzięki zastosowanym połączeniom umożliwia w bardzo szybki i prosty sposób na
regulację położenia kamery oraz jej prawidłowe wyważenie. Waga gimbala
wynosi niespełna 320 g, a silnika 93 g.
Otrzymany zestaw:
Rysunek 1 Zestaw elementów montażowych
Zestaw skała się z ułatwiającej wyważanie aluminiowej ramy oraz zawieszenia
wykonanego z włókna węglowego, zapewniającego pochłanianie drgań, dzięki
zastosowaniu silikonowych amortyzatorów.
Rysunek 2 Silnik DYS-BGM4108-130.
Układ stabilizacji zawiera dwa bezszczotkowe silniki DYS-BGM4108-130. Silnik ma
wymiary 46x25 mm. Zawiera 130 zwojów, 18 magnesów oraz 24 żłobki.
Wraz ze sterownikiem producent udostępnia oprogramowanie „SimpleBGC„ które
ułatwia konfigurację.
Rysunek 6 Interfejs główny programu
Program pozwala na dobór parametrów regulatora PID dla naszego dwu-
osiowego gimbala
Rysunek 7 Fragment interfejsu odpowiedzialny za parametry PID dla Pitch i Roll
oraz na bieżąco pokazuje wskazania czujników dołączonych do sterownika
Rysunek 8 Graficzne wskaźniki pokazujące rzeczywiste położenie czujnika
i inne niezbędne do konfiguracji elementy
Rysunek 9 Dodatkowe opcje konfiguracyjne w programie
2.3. Wstępna kalibracja oraz ocena poprawności działania czujnika
Dołączone elementy elektroniczne:
Rysunek 10 Sterownik „AlexMos”
Rysunek 11 Rysunek poglądowy
I2C - komunikacja pomiędzy sterownikiem a czujnikiem odbywa się poprzez
magistralę I2C
BAT - zasilanie sterownika
FTDI - służy do komunikacji z PC
BTN – klawisz, który pozwala na zmianę ustawień zapisanych w sterowniku
PITCH oraz ROLL - miejsce podpięcia silników
RC - możliwość kontrolowania gimbala za pomocą aparatury RC
Parametry sterownika:
Złącze mini usb
Sterownik silnika bezszczotkowego: L6234
Dwa wyjścia dla silników bezszczotkowych
Port szeregowy RS232
Wymiary 50 mm x 50 mm
Otwory montażowe 45 mm x 45 mm
Mikrokontroler Atmega 328p
Waga 15 g
Napięcie zasilania 7,4-16,4 V
Maksymalna wydajność prądowa bez chłodzenia na silnik 1.5 A
Temperatura pracy -20 do 80 °C
Rysunek 12 Czujnik MPU-6050
W elektronice sterującej został wykorzystany czujnik MPU-6050. Jego najważniejszymi elementami są żyroskop (urządzenie do pomiaru położenia kątowego) i akcelerometr (przyrząd do pomiaru przyspieszeń), na podstawie tych danych sterownik dobiera odpowiednią moc silników.
Parametry czujnika:
Trzy-osiowy akcelerometr z pełni programowalną skalą
Trzy-osiowy żyroskop
Napięcie zasilania 2.3-3.4 V
Czujnik temperatury z cyfrowym wyjściem
Do komunikacji ze sterownikiem wykorzystywana jest magistrala I2C
Dzięki dołączonemu oprogramowaniu kalibracja jest bardzo szybka. Cała
sztuka polega na umieszczeniu czujnika na płaskiej powierzchni tak by się nie
poruszał w trakcie kalibracji.
Kolejno w programie klikamy,
Rysunek 13 Przycisk kalibracji akcelerometru
następnie kalibracja żyroskopu.
Rysunek 14 Przycisk kalibracji żyroskopu
Ostatecznie nowe ustawienia możemy szybko wgrać do sterownika
Rysunek 15 Przycisk programujący sterownik
2.4. Polutowanie elementów elektronicznych oraz połączenie w całość
elektroniki i mechaniki systemu stabilizacji wizyjnej
Po złożeniu części mechanicznej następuje instalacja niezbędnego
okablowania oraz sterownika. Sterownik został umocowany w specjalnie do
tego przystosowanym miejscu. Zwrócić należy uwagę aby przewody silników
znajdowały się jak najdalej od przewodów czujnika. Przewody muszą zostać
umieszczone tak by zapewniać prawidłową, swobodną pracę gimbala przy